давно
Мастер-Эксперт
27822
2370
12.09.2008, 09:53
общий
это ответ
Здравствуйте, Belmont!
Общая длина проволоки в кольце радиуса R равна 2*π*R, поэтому масса единицы длины проволоки равна m/(2*π*R). Разрежем кольцо мысленно пополам по линии X - X, проходящей через центр кольца. Теперь, чтобы кольцо не разлетелось, на каждый разрез каждой половинки должна действовать, взамен натяжения проволоки, равная этому натяжению сила Tн. Ввиду гибкости проволоки эти силы могут быть направлены только вдоль проволоки, т.е по касательной к окружности кольца и перпендикулярно к линии X - X. Проведём линию Y - Y перпендикулярно к линии X - X и параллельно силам Tн. Выделим в кольце отклонённую под углом α от линии Y - Y элементарную дугу с центральным углом dα; её длина соответственно равна R*dα, а масса dm = m/(2*π)*dα. На элементарную дугу действует вдоль радиуса кольца элементарная центробежная сила dF, равная: dF = dm*ω2*R = (m/(2*π))*R*ω2*dα (1); её проекция dT на направление сил Tн равна: dT = dF*COS(α) = ((m/(2*π))*R*ω2)*COS(α)*dα (2). Проинтегрировав (2) от α = -π до α = +π, получаем: T = (m/π)*R*ω2 (3). Это суммарная сила, стремящаяся разорвать половинки; ей противодействуют 2 силы Tн, поэтому Tн = T/2 (4). Чтобы кольцо разорвалось, надо Tн ≥ T1, откуда, с учётом (3) и (4): ω ≥ √(2*π*T1/(m*R)).